Проектирование технологической линии по производству пластифицированного, гидрофобного портландцемента и ВНВ

Содержание

Введение

1. Технические сведения

1.1 Вещественный, химический и минералогический состав продукта

1.2 Физико-химические процессы, происходящие при твердении вяжущего

1.3 Условия разрушения (коррозии) композита на вяжущем. Область применения

1.4 Сырьевые материалы

1.5 Показатели качества готового продукта и методы их определения

1.6 Анализ существенных технологических схем производства

1.7 Технологические факторы, влияющие на качество продукта

1.8 Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения готового продукта

2. Расчетно-проектный раздел

2.1 Расчетная функциональная технологическая схема производства продукта

2.2 Расчет производственных шихт и составление материального баланса основной технологической установки

2.3 Расчет производственной программы технологической линии

2.4 Подбор основного механического и технологического оборудования

2.5 Расчет удельных энергетических нагрузок

Список литературы

Введение

Цемент - искусственное неорганическое гидравлическое вяжущее вещество. Один из основных строительных материалов. При взаимодействии с водой, водными растворами солей и другими жидкостями образует пластичную массу, которая затем затвердевает и превращается в камневидное тело.

Портландцементом называется гидравлическое вяжу­щее вещество, в составе которого преобладают силикаты кальция (7080%). Портландцемент является продуктом тонкого измельчения клинкера с добавкой гипса (35%).

Гидрофобный портландцемент отличается от обыкновенного пониженной гигроскопичностью при хранении и перевозках в неблагоприятных условиях, а также способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность и удобоукладываемость, а затвердевшим растворам и бетонам -- повышенную морозостойкость. Для производства гидрофобных цементов необходима установка точно дозирующего устройства, равномерно питающего мельнииы гидрофобизующей добавкой при помоле цемента.

Гидрофобный цемент не боится увлажнения; он не слеживается, не превращается в комья и в течение длительного времени почти не теряет активности. Гидрофобные добавки являются также пластификаторами, т. е. способствуют повышению пластичности цементного теста. При перемешивании растворных и бетонных смесей гидрофобные пленки снимаются с частиц цемента при механическом воздействии на них заполнителей и не оказывают отрицательного влияния на прочность растворов и бетона.

Пластифицированный портландцемент изготовляют путем введения при помоле клинкера около 0,25% ЛСТ (считая на сухое вещество). Он отличается от обычного портландцемента способностью придавать растворным и бетонным смесям повышенную подвижность. Пластифицирующий эффект используется для уменьшения водоцементного отношения, повышения морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Если же сохранить В/Ц, то можно снизить расход цемента (примерно на 1015%) без ухудшения качества бетона.

ВНВ представляет собой новый класс высокоэффективных гидравлических вяжущих веществ, имеющих ряд преимуществ по сравнению с традиционным портландцементом. В основе процесса получения ВНВ лежит механохимическая активация сырьевой композиции при оптимальном соотношении компонентов. Создание новых видов вяжущих обеспечивает снижение расхода клинкерной части цемента по сравнению с современным уровнем на 4050%, приближает производство вяжущего к объектам строительства и, как следствие, снижает транспортные расходы до 70%. На основе этих вяжущих создаются строительные материалы низкой энергоемкости.

Условия разрушения (коррозии) вяжущего. Области применения. [4, 7, 8]

Коррозия – это химический процесс разрушения материала под действием агрессивных факторов окружающей среды. Коррозию делят на два вида: химическую и физическую.

Коррозия пластифицированного, гидрофобного ПЦ и ВНВ возникает редко, т.к. производство данного вяжущего включает в себя водоотталкивающие добавки ПАВ.

Область применения:

Пластифицирующий ПЦ применяют наравне с обыкновенным ПЦ для бетонных и железобетонных наземных, подземных и подводных конструкций, в особенности подвергающихся многократному попеременному замораживанию и оттаиванию или увлажнению и высыханию. Его также можно применять для производства обычных и предварительно-напряженных сборных бетонных и железобетонных конструкций, в строительных растворах на основе сложного вяжущего из цемента, извести и других молотых минеральных добавок.

Гидрофобный портландцемент применяют в первую очередь в тех случаях, когда приходится длительное время хранить цемент до его использования или перевозить его на дальние расстояния. Весьма целесообразно применение его для облицовки и штукатурки зданий, так как он предотвращает образование выцветов на поверхности штукатурки. Гидрофобный портландцемент можно рационально использовать при изготовлении бетонов для дорожного, аэродромного строительства и строительства гидротехнических сооружении. Также этот цемент можно применять для тех же целей, что и пластифицирующий ПЦ.

Область применения ВНВ в значительной мере определяется содержанием в них клинкерной составляющей.

ВНВ с высоким содержание клинкерной составляющей (ВНВ100…ВНВ70) эффективны для изготовления сборных и монолитных железобетонных конструкций, эксплуатируемых в условиях повышенных нагрузок, а также для ускорения сроков строительства и сокращения затрат на тепловлажностную обработку вплоть до полного отказа от неё.

Вяжущие со средним содержанием клинкерной составляющей (ВНВ40…ВНВ60) могут быть использованы для замены ПЦ марок М400…М600, при изготовлении изделий и конструкций из бетонов классов В30…В45.

Вяжущие с низким содержанием клинкерной составляющей (ВНВ30) целесообразно применять в бетонах классов В30. Применение их в железобетонных конструкциях возможно при обеспечении сохранности арматуры.

Технологические факторы, влияющие на качество продукта. [1, 2, 3]

Как показывают результаты многочисленных экспериментов, самонапряжение и линейные расширение цемента находиться в прямой зависимости от содержания гипса в цементе. Увеличение его количества в цементе обусловливает значительное повышение величины расширения и самонапряжения.

Статическая обработка многочисленных экспериментов с учетом содержания алюминатов кальция, вносимых в ПЦ клинкера, показала уменьшение величины расширения с увеличением соотношения Al2SO3 SO3. Увеличение соотношения с 0,8 до 3 сопровождается уменьшением расширения цементного камня от 2 до 0,1%. Для того чтобы увеличить прочность цементного камня нужно более мелко измельчить сырьевые материалы (в нашем случае мин. добавки и гипсовый камень). Чем больше содержится С3А, тем больше расширение цемента.

Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения продукта. Гарантии производителя. [1, 2, 3]

Правила приемки

1. Приемку цемента осуществляет служба технического контроля изготовителя. Поставка цемента, не прошедшего приемку, не допускается.

2. Приемку цемента производят партиями. Объем партии, за исключением отгрузки в судах, не должен превышать вместимости одного силоса. При отгрузке цемента в судах объем партии может превышать вместимость одного силоса. В этом случае объем партии устанавливают по согласованию изготовителя с потребителем.

3. Служба технического контроля проводит приемку цемента на основании данных производственного контроля и приемосдаточных испытаний.

4. Результаты испытаний фиксируют в журнале. Журнал приемосдаточных испытаний должен быть пронумерован, прошнурован и опечатан печатью изготовителя. Журнал является официальным документом изготовителя, удостоверяющим качество продукции.

5. Партия цемента может быть принята и поставлена, если результаты испытаний по всем показателям соответствуют требованиям нормативного документа, если иное в части рекомендуемых показателей не предусмотрено договором (контрактом) на поставку цемента.

6. Приемку и поставку партии цемента проводят до окончания испытаний на прочность. Если после завершения испытаний на прочность будет установлен значительный дефект, данная партия цемента считается не соответствующей требованиям нормативного документа по классу прочности (марке).

7. Каждая партия цемента или ее часть, поставляемая в один адрес, должна сопровождаться документом о качестве.

8. Документ о качестве должен быть отмечен знаком контроля изготовителя, подписан руководителем службы технического контроля или его заместителем и выслан потребителю одновременно с цементом или не позднее трех суток, не считая даты отгрузки цемента.

9. По требованию потребителя изготовитель обязан сообщать ему результаты всех приемосдаточных испытаний данной партии цемента.

Маркировка

1. Маркировку цемента в мешках производят на каждом мешке в любой его части. При упаковке цемента в мягкие контейнеры маркировку наносят на этикетку, вкладываемую в специальный карман, имеющийся на мягком контейнере.

Допускается наносить маркировку несмываемой краской на боковую поверхность мягкого контейнера в любой ее части.

2. При мелкой расфасовке цемента маркировку наносят на этикетку, которую наклеивают на банку или пакет, либо вкладывают между внешними и внутренними слоями пакета, либо маркировку наносят непосредственно на банку или пакет.

Вкладывать этикетку в пакет разрешается только в том случае, если наружный слой пакета изготовлен из прозрачного материала.

3. Маркировка должна быть отчетливой и содержать:

- наименование изготовителя и его товарный знак;

- условное обозначение цемента и (или) его полное наименование в соответствии с нормативным документом;

- класс прочности (марку) цемента, если нормативным документом предусмотрено деление по классам прочности (маркам);

- обозначение нормативного документа, по которому поставляют цемент;

- среднюю массу нетто цемента в упаковке или массу нетто цемента в транспортном средстве;

- знак соответствия при поставке сертифицированного цемента (если это предусмотрено системой сертификации).

4. При поставке цемента в мелкой расфасовке каждая упаковка должна иметь краткую инструкцию по его применению, которая может быть воспроизведена на упаковке или прилагаться к ней.

При поставке цветного цемента на упаковку должна быть нанесена полоса соответствующего цвета.

5. При формировании транспортных пакетов из мешков с цементом верхний ряд мешков должен быть уложен так, чтобы была отчетливо видна маркировка на мешках. На мешки верхнего ряда дополнительно наносят транспортную маркировку по ГОСТ 14192.

6. При поставке цемента в мелкой расфасовке, помещенной в укрупненную тару, этикетку наклеивают также и на тару. При этом на этикетке дополнительно указывают число упаковок в таре.

7. Каждое транспортное средство (в том числе при поставке цемента без упаковки) снабжают ярлыком, в котором указывают все сведения и дополнительно номер партии цемента и дату отгрузки. Ярлык прикрепляют к транспортному средству в доступном месте любым способом, обеспечивающим его сохранность при транспортировании.

Упаковка

1. Цемент отгружают в упаковке или без нее. При поставке без упаковки цемент должен быть отгружен в специализированном транспорте.

2. Для упаковки цемента применяют:

- бумажные пяти- или шестислойные мешки по ГОСТ 2226, сшитые или склеенные с закрытой горловиной с клапаном марок НМ, БМ или БМП. Могут быть использованы бумажные мешки зарубежного производства, показатели качества которых не ниже требований ГОСТ 2226;

- мягкие контейнеры с водонепроницаемым вкладышем или другая упаковка, надежно защищающая цемент от увлажнения и загрязнения, по соответствующим нормативным документам.

Для мелкой расфасовки применяют полиэтиленовые банки, пакеты, а также другую упаковку, обеспечивающую сохранность цемента, по соответствующим нормативным документам.

3. Предельная масса брутто мешка с цементом не должна быть более 51 кг.

4. Среднюю массу брутто мешка с цементом определяют взвешиванием 20 мешков, выбранных методом случайного отбора из партии, и делением результата на 20.

Среднюю массу мешка определяют взвешиванием 20 мешков, выбранных методом случайного отбора из партии полученных мешков, и делением результата на 20.

Среднюю массу нетто цемента в мешке определяют, вычитая из средней массы брутто мешка с цементом среднюю массу мешка.

Отклонение средней массы нетто цемента в мешках данной партии от массы нетто, указанной на упаковке, не должно быть более m-0.2+0.5 кг.

Отклонение массы нетто цемента в отдельном мешке от указанной на упаковке не должно быть более 1 кг.

5. Массу брутто мягкого контейнера с цементом определяют непосредственно после его заполнения.

Среднюю массу нетто цемента в мягком контейнере определяют, вычитая из массы брутто мягкого контейнера с цементом среднюю массу мягкого контейнера, определенную аналогично средней массе бумажного мешка.

Отклонение средней массы нетто цемента в мягком контейнере от указанной на упаковке не должно быть более ±3%.

6. Масса нетто цемента в отдельной упаковке при мелкой расфасовке должна быть (3; 5) ±0,05 кг, (10; 20) ±0,3 кг.

Транспортирование и хранени

Цемент транспортируют всеми видами транспорта с соблюдением Правил перевозок грузов, установленных для транспорта данного вида, и требований другой документации, утвержденной в установленном ГОСТ 1017885 порядке.

Изготовитель обязан поставлять цемент в исправном и очищенном транспортном средстве.

При транспортировании цемента без упаковки или в мешках он должен быть защищен от воздействия влаги и загрязнения.

Цемент должен храниться раздельно по типам (видам) и классам прочности (маркам): в неупакованном виде — в силосах или других закрытых емкостях, а цемент в упаковке — в сухих помещениях.

Смешивание цементов различных типов (видов) и классов прочности (марок), а также загрязнение его посторонними примесями и увлажнение не допускаются.

Не допускается хранить цемент без упаковки в складах амбарного типа.

При хранении мешки с цементом укладывают вплотную на поддоны в штабели по высоте не более 1,8 м с обеспечением свободного подхода к ним.

Допускается хранение цемента в мягких контейнерах и пакетах, изготовленных с применением водонепроницаемых материалов, под навесом или на открытых площадках при условии целостности водонепроницаемой упаковки.

Для предотвращения примерзания мягких контейнеров и пакетов их следует укладывать на поддоны в штабели высотой не более трех ярусов.

Гарантии изготовителя

Изготовитель гарантирует соответствие цемента ГОСТ 311082003 при соблюдении правил его транспортирования и хранения при поставке без упаковки на момент поставки, но не более 60 сут с даты отгрузки, а при поставке в таре - в течение 60 сут с даты отгрузки.

Гарантийный срок хранения ВНВ – не менее 6 месяцев.

Подбор основного механического оборудования [6]

На основании производственной программы с помощью справочников на оборудование подберём технологическое оборудование:

Подберем мельницу для помола компонентов (клинкера, гипсового камня и ПАВ W<0%; фр.<0,08мм).

Подбор мельниц будем вести исходя из необходимой производительности мельницы. По расчётным характеристикам производительность мельницы должна быть 57,7 т/ч.

Оптимальным оборудованием будет следующая мельница:

Шаровая мельница с центральной разгрузкой (СЦ5) (МСЦ 2136)

Размеры барабана, мм

внутренний диаметр - 2700

рабочая длина - 3600

Число оборотов барабана в сек – 0,25

Производительность, т/ч - 50-120

Мощность эл. двигателя в кВт - 380

Габаритные размеры, м:

длина – 10

ширина -6,27

высота - 5,05

Масса, т - 81,2.

Подберём дробилку для гипсового камня (фр. = 60 мм, W < 3,5 %)

По производственным расчётам производительность должна составлять 4,22 т/ч или 1,51м3/ч.

Таким образом, наиболее оптимальной дробилкой, будет являться следующая дробилка: Щековая дробилка (ЩДС1,6х2,5)

Размеры загрузочного отверстия (длина х ширина), м - 0,16х0,25

Наибольший размер загр. куска, м - 0,13

Номинальный выход на щель, м - 30

Производительность на номинальной щели, м3/ч - 3,0

Мощность электродвигателя, кВт - 7,5

Габаритные размеры, м:

• длина - 0,88

• ширина - 1,07

• высота - 1,085

Масса без двигателя, т - 1,37

Подберем дробилку для ПЦ клинкера (фр. = 60 мм, W <1 %)

По производственным расчетам производительность дробилки для клинкера ПЦ должна составлять 52,74 т/ч.

Таким образом, наиболее оптимальной дробилкой, будет являться следующая дробилка: Конусная дробилка (КСД – 900Б (СМ560Б))

Производительность, т/ч - 48-86

Диаметр основания подвижного конуса, мм - 900

Наибольший размер загружаемого материала, м – 1

Ширина загрузочного отверстия в м – 0,115

Частота вращения эксцентрической втулки, об/сек - 5,42

Мощность эл. двигателя, кВт - 55

Масса (без электрооборудования), т – 3,79

Габариты в м:

• Длина 2,68

• Ширина 1,82

• Высота 2,25

Подбор сушильных установок:

По производственным расчётам производительность сушилки для ПЦ клинкера должна составлять 53,1 т/ч.

Самым оптимальным вариантом будет являться следующая сушильная установка: Сушильный барабан СМ-7203

Наружный диаметр барабана, мм – 2800

Длина барабана, мм – 14000

Частота вращения барабана, об/мин – 4,06,0

Потребляемая мощность привода, кВт – 28

Габаритные размеры, мм не более:

длина – 14032

ширина – 4434

высота – 4340

Производительность – 5070 т/ч

Масса – 70 т

По производственным расчётам производительность сушилки для гипса должна составлять 4,4 т/ч.

Самым оптимальным вариантом будет являться следующая сушильная установка: Сушильный барабан СМ-1013

Наружный диаметр барабана, мм – 1600

Длина барабана, мм – 8000

Частота вращения барабана, об/мин – 4,1

Потребляемая мощность привода, кВт – 7

Габаритные размеры, мм не более:

• длина – 9850

• ширина – 2800

• высота – 3550

Производительность – 4,5 т/ч

Масса – 13,9 т